数据结构实验二分查找

数据结构实验二分查找
一、实验目的
通过本次实验，我们了解二分查找算法的原理以及实现方法，掌握如何使用二分查找算法在有序数组中查找目标元素。

二、实验原理
二分查找，也称折半查找，是一种基于有序数组的查找算法。

它将目标元素与数组中间的元素进行比较，如果相等则返回目标元素的索引；如果目标元素小于中间元素，则在左半部分数组中进行查找；如果目标元素大于中间元素，则在右半部分数组中进行查找。

通过不断缩小查找范围，最终可以找到目标元素。

二分查找的步骤如下：
1. 定义起始索引start为0，结束索引end为数组长度减一
2. 将目标值与中间元素进行比较，如果相等则返回中间索引；如果目标值小于中间元素，则将结束索引end设置为中间索引减一，并重复步骤2；如果目标值大于中间元素，则将起始索引start设置为中间索引加一，并重复步骤2
3.如果起始索引大于结束索引，则目标元素不存在于数组中。

三、实验步骤
1.创建一个有序数组，用于存放待查找的元素。

2. 定义一个函数binarySearch，接收一个目标值和有序数组作为参数，返回目标值在数组中的索引，如果不存在则返回-1
3. 在binarySearch函数中，定义起始索引start为0，结束索引end为数组长度减一
4. 使用while循环，在起始索引小于等于结束索引时进行查找。

5. 在while循环中，计算中间索引mid，将目标值与中间元素进行比较。

6.如果目标值等于中间元素，则返回中间索引。

7. 如果目标值小于中间元素，则将结束索引end设置为中间索引减一
8. 如果目标值大于中间元素，则将起始索引start设置为中间索引加一
9. 当while循环结束时，表示目标元素不存在于数组中，返回-1
四、实验代码
```
#include <iostream>
using namespace std;
int binarySearch(int target, int arr[], int size)
int start = 0;
int end = size - 1;
while (start <= end)
int mid = start + (end - start) / 2;
if (arr[mid] == target)
return mid;
} else if (arr[mid] > target)
end = mid - 1;
} else
start = mid + 1;
}
}
return -1;
int mai
int arr[] = {1, 3, 5, 7, 9, 11};
int target = 5;
int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
int result = binarySearch(target, arr, size);
if (result != -1)
cout << "目标元素在数组中的索引为：" << result << endl; } else
cout << "目标元素不存在于数组中" << endl;
}
return 0;
```
五、实验结果
对于有序数组{1,3,5,7,9,11}和目标元素5，使用二分查找算法可以找到目标元素的索引为2
六、实验总结
通过本次实验，我们了解了二分查找算法的原理和实现方法，在有序数组中成功找到目标元素。

二分查找算法的时间复杂度为O(logn)，相比于线性查找的时间复杂度O(n)，具有更高的效率。

因此，在面对大量数据时，二分查找算法是一种非常高效的查找算法。

当然，使用二分查找算法的前提是数组必须是有序的，否则无法保证查找的正确性。